МЕТАЛЛОКЕРАМИКА история и применение

МЕТАЛЛОКЕРАМИКА история и применение 1

ЧТО ТАКОЕ МЕТАЛЛОКЕРАМИКА? o Металлокерамика- искусственный материал, представляющий собой гетерогенную композицию металлов или сплавов с неметаллами (керамикой). 2

Металлокерамика в стоматологии o В стоматологии металлокерамикой называют несъемные зубные протезы, понятие металлокерамика в стоматологии отличается от такого понятия в технике и материаловедении. 3

4

ВИДЫ МЕТАЛЛОКЕРАМИКИ И ЕЕ СВОЙСТВА: Свойства металлокерамики: o большая прочность; o оптимальная износостойкость; o высокая теплостойкость; o антикоррозионные свойства: - химическая стабильность; - сопротивление окислению. 5

ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ o Порошки металлов применяли и в древнейшие времена. Порошки меди, серебра и золота применяли в красках для декоративных целей в керамике, живописи во все известные времена. В гробнице египетского фараона Тутанхамона, жившего в XIV веке до нашей эры, было найдено 16 железных лезвий, - железный подголовник, кинжал и амулет, украшенные порошковым золотом. Ковкой порошка была изготовлена и спинка уникального золотого тронного кресла фараона. 6

o Доказано, что знаменитая нержавеющая железная колонна в Индии создана методом порошковой металлургии 7

ПОРОШКОВАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ o Заслуга возрождения порошковой металлургии и превращения в особый технологический метод обработки принадлежит русским ученым П. Г. Соболевскому и В. В. Любарскому, которые разработали технологию прессования и спекания платинового порошка. 8

НОВОЕ НАПРАВЛЕНИЕ В МАТЕРИАЛЛОВЕДЕНИИ o После Второй мировой войны в университетах Иллинойса, Ратджерса и Огайо (США ) начали развивать новое направление в материаловедении- создание материалов стойких к различного рода напряжениям и выдерживающих высокую температуру. 9

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ o В науке и технике понятие металлокерамика обычно связывают с порошковой металлургией. Типовая технология производства заготовки изделий методом порошковой металлургии включает четыре основные операции: 1. получение порошка исходного материала; 2. формование заготовок; 3. спекание; 4. окончательная обработка. 10

МЕТОД ГАЗОТЕРМИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ o Методом газотермического напыления частиц порошка получают металлокерамические покрытия для защиты поверхностей деталей от износа и коррозии производстве деталей. Этот же метод формирования металлокерамического покрытия используется для ремонта при восстановлении размеров изношенных деталей. 11

МЕТОД ГОРЯЧЕГО ПРЕСОВАНИЯ o Метод горячего пресования позволяет получать высокопрочную керамику на основе Si. C. Прессование проводят обычно в прессформах из графита или нитрида бора при давлениях 10 -50 МПа и температурах 1700 -2000 °С. ГП позволяет получать изделия довольно простой формы и относительно небольших размеров. 12

МЕТОД ТЕРМИЧЕСКОГО ИСПАРЕНИЯ o Тонкопленочную металлокерамику получают методом термического испарения металла или сплава в вакууме и конденсации его паров на поверхности пластинки (подложки). Примером может служить микрокомпозиция Cr — Si. O, используемая при изготовлении тонкопленочных резисторов. 13

Метод реакционного спекания o Метод реакционного спекания позволяет проводить процесс при более низких температурах и получать изделия сложной формы. Реакционное спекание является экономичным процессом благодаря применению недорогого термического оборудования, температура спекания снижается с обычно применяемой 1600– 2000 °C до 1100– 1300 °C. Применяют такие материалы для изготовления карборундовых нагревателей. 14

Металлокера мические материалы и изделия o Металлокерамические материалы и изделия с минимальной пористостью (1— 1, 5%) называются компактными. o Пористые металлокерамические материалы и изделия обладают пористостью от 10 до 70% o Материалы высокотемпературной техники - это материалы, обладающие жаропрочностью и особенно длительной прочностью при нагревании до 1000— 1200°С и выше. 15

Применение металлокерамики: Режущие инструменты 16

Подшипниковые втулки Металлокерамический слой на деталях 17

Фрикционные металлокерамические материалы. 18

Фильтры для очистки топлива 19

Диски с металлокерамическими накладками, диски сцепления автомобилей 20

Применение металлокерамики в быту 21

Проволока для ламп накаливания, радиоламп, резисторов. 22

Обшивка космических кораблей 23

Биокерамика o Биокерамика играет обширную роль в биомедицинских материалах. Развитие этих материалов и разнообразие технологий производства расширили приложения, которые могут быть использованы в человеческом теле. Они могут быть в форме тонких слоев на металлических внедрениях, соединениях с компонентом полимера, или даже только пористых сетях. 24

Биокерамика Обычные материалы, используемые для биокерамики, включают окись алюминия, двуокись циркония, фосфат кальция, стеклокерамику и пиролитический углерод. Одним из важных применений биокерамики является Титановый протез операция по замене тазобедренного сустава, с тазобедренного сустава. керамической головкой и Использование полиэтиленовой ацетабулярной чашкой металлокерамики продлило срок службы заменяемых частей тазобедренного сустава. 25

Недостатки металлокерамики на основе металлических порошков: 1. Сравнительно высокая стоимость металлических порошков; 2. Необходимость спекания в защитной атмосфере, что также увеличивает себестоимость изделий порошковой металлургии; 3. Трудность изготовления в некоторых случаях изделий и заготовок больших размеров; 4. Сложность получения металлов и сплавов в компактном состоянии; 5. Необходимость применения чистых исходных порошков для получения чистых металлов. 26

Преимущества металлокерамики Несмотря на недостатки, металлокерамика нашла широкое применение, так как имеет много положительных свойств: o термостойкость; o высокая эксплуатационная и износостойкость; o стойкость в воздействию циклических колебаний температуры, напряжения и ядерного облучения, что очень важно для материалов новой техники. В настоящее время широко применяются металлокерамические изделия на основе нанотехнологий. Металлокерамика - материал будущего! 27

28